[發明專利]壓電或駐極體感測設備

在審

• 申請號: 201380056586.7
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN104823061A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: L·拉梅施
• 申請（專利權）人: IEE國際電子工程股份公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/28;B60R21/015
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

技術領域

本發明一般涉及壓電或駐極體傳感器，例如，可用于檢測振動或位移。更具體地，本發明涉及對這類傳感器的診斷。

背景技術

這樣的壓電或駐極體換能器已經眾所周知。它們通常用于將機械刺激(例如，振動、運動、應變等)轉換成電信號。

美國專利申請US?2010/0295563?A1公開了一種占用物檢測系統，在汽車座椅上具有電極裝置，其中，所述電極裝置包括第一電極、第二電極以及夾在第一電極與第二電極之間的電絕緣層。當電極裝置處于座椅的合適的位置時，第一電極與車輛地線形成具有第一電容的第一電容器，通過在檢測區域的占用項與電場的相互作用，所述占用項對該第一電容可產生影響，第一電極與第二電極形成具有第二電容的第二電容器，并且第二電極形成具有第三電容的第三電容器的第一電容器極板。第三電容器的第二極板可以由在車輛接地電勢處的導電表面形成，或者，由在車輛座椅中的其它導電表面(例如，座椅加熱器)形成的第三電極、由座椅盤或者被配置在第二電極后面(從第一電極看)的第三電極形成。對第一電容、第二電容和第三電容中至少一個的波動進行測量，并且分析測得的波動的頻譜，以便獲得對座椅占用狀態的指示。根據US?2010/0295563?A1發明中的優選實施例，在第一電極與第二電極之間的電絕緣層包括駐極體層和/或壓電層。在該結構中，評估電路除此以外還確定由駐極體或壓電層(響應于被施加在駐極體或壓電層上的壓力)在第一電極和/或第二電極中感應的電流，并且根據感應的電流推導出第二電容的波動。

美國專利US?6,531,884?B1涉及一種用于測試壓電傳感器的診斷設備。所述診斷設備包括AC源，其以兩個或多個不同頻率對壓電傳感器施加AC信號。被耦合到壓電傳感器的測量電路測量傳感器對于所施加的AC信號的響應，并且提供所測量的輸出，該輸出與傳感器電阻以及壓電傳感器的傳感器電容有關。診斷電路提供隨所測量的輸出變化的診斷輸出。該公開系統的一個缺點是，測量模式與診斷模式必須一個接一個地進行。

發明內容

本發明的目的是提供一種改善的壓電和/或駐極體感測設備，其具有自診斷能力。該目的通過根據權利要求1所述的壓電和/或駐極體感測設備來實現。

一種壓電和/或駐極體感測設備，包括：壓電和/或駐極體換能器，用于產生響應于機械刺激的測量電流；以及，控制和評估電路，其被連接到所述換能器。根據本發明，所述控制和評估電路包括：跨阻抗放大器，其具有第一輸入端和第二輸入端，所述換能器被可操作地連接在第一輸入端與參考節點(例如，位于接地電勢處的節點)之間；以及，電波形發生器，其用于生成電波形，所述電波形發生器被可操作地連接在第二輸入端與參考節點之間。所述跨阻抗放大器被配置為控制第一輸入端，使得消除在第一輸入端與第二輸入端之間的電勢差，并且被配置為輸出關于參考節點處電勢的輸出電壓，所述輸出電壓指示流過換能器的電流?？刂坪驮u估電路被配置為識別輸出電壓中指示測量電流的第一分量和輸出電壓中指示由波形的產生所導致的電流的第二分量。另外，所述控制和評估電路還被配置為基于第二分量來檢測短路和/或斷線。例如通過將第二分量與各自的閾值進行比較來檢測這樣的短路或斷線。

應當意識到，所述壓電和/或駐極體換能器以及波形發生器(其可以包括，例如振蕩器和/或偽隨機噪聲發生器)被電串聯在跨阻抗放大器的第一輸入端和第二輸入端之間。所述波形發生器在沒有由換能器輸出的測量信號所占據的一部分頻譜中產生其波形，即，電波形與測量電流在頻譜上分開。以這樣的方式，輸出電壓的第一分量和其第二分量能夠容易地由控制和評估電路分開。

優選地，所述控制和評估電路包括用于識別第一分量的處理鏈，用于識別第一分量的所述處理鏈包括被可操作連接到跨阻抗放大器的濾波器，所述濾波器被配置為用于抑制第二分量。

所述控制和評估電路可以包括用于識別第二分量的處理鏈。用于識別第二分量的所述處理鏈包括：同步整流器，其對波形進行同步；以及，低通濾波器，其用于識別輸出電壓的第二分量。具體地，用于識別第二分量的所述處理鏈可以包括：混合器，其與跨阻抗放大器以及電波形發生器可操作地連接，用于將輸出電壓與波形相乘；以及，低通濾波器。

優選地，用于識別第二分量的處理鏈：包括IQ解調器，其用于將第二分量識別為復電壓，所述復電壓包括同相部分和正交相位部分。在這種情況中，控制和評估電路可以被配置為通過監測復電壓是否保持在復平面的預定區域之中來檢測短路和/或斷線。

電波形發生器可以包括AC信號源，例如振蕩器。